电气设备项目二认识高压电气设备课件

数控系统机床结构编码器电气设备主讲人：数控系统机床结构编码器电气设备主讲人：目录1认识电力系统2认识高压电气设备3认识电力系统电气主接线4高压电气设备的布置5高压电气设备的选择目录1认识电力系统2认识高压电气设备3认识电力系统电气主02认识高压电器设备项目导读本项目对高压电器设备的触头、高压断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器、电抗器、电力导线、互感器等基础知识做了详细的介绍。掌握本项目知识有助于提高学生对高压电气设备的使用的了解。它是从事电力电气设备的安装、运行、维护及检修等工作的必备知识。知识目标技能目标掌握触头的种类、结构特点与基本要求。掌握高压断路器的作用、分类、技术参数及型号的含义。掌握隔离开关的技术参数及型号。掌握交流电弧灭弧方法。掌握各类高压断路器的灭弧方法及其使用要点。掌握隔离开关操作的基本方法。任务2.3隔离开关任务浏览任务2.4负荷开关任务2.2高压断路器任务2.1电弧与电气触头的基本知识任务2.5高压熔断器任务2.6电抗器任务2.7电力导线任务2.8互感器02认识高压项目导读本项目对高压电器设备的触头、高压断路器、任务2.1电弧与电气触头的基本知识一、电弧（一）电弧的产生

开关电器在切断负荷电流或短路电流时，开关触头间隙中由于强电场或热游离的作用，将出现电弧电流，触头之间就会产生强烈的白光，称为电弧。电弧的实质是一种气体放电现象；电弧电流的主要特征是能量集中、温度高。（二）开关触头间隙中带电质点的产生根据引起气体分子或原子游离的因素的不同，可把游离分为三种：1.碰撞游离2.光游离3.热游离（1）高温时高速运动的气体分子互相碰撞时产生的游离。（2）在高温时，光子的频率可以增加到发生光游离的程度。（3）上述两种游离产生的电子与中性质点碰撞而产生的游离。任务2.1电弧与电气触头的基本知识一、电弧（一）电任务2.1电弧与电气触头的基本知识二、电弧的危害1.电弧的存在延长了开关电器断开故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。2.电弧产生的高温，将使触头表面熔化和蒸化，烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。3.由于电弧在电动力、热力作用下能移动，很容易造成短路或引起事故的扩大。任务2.1电弧与电气触头的基本知识二、电弧的危害1.电弧的任务2.1电弧与电气触头的基本知识三、电弧的熄灭（一）电弧的去游离

（二）影响电弧去游离的因素1.复合复合是正、负带电质点相互结合变成不带电质点的现象。2.扩散扩散是弧柱中的带电质点逸出弧柱以外，进入周围介质的现象。（1）温度扩散（2）浓度扩散（3）利用吹弧扩散1.电弧温度2.介质的特性3.气体介质的压力4.触头材料任务2.1电弧与电气触头的基本知识三、电弧的熄灭（一）电弧任务2.1电弧与电气触头的基本知识四、交流电弧的熄灭（一）交流电弧的特性（二）熄灭交流电弧的方法在交流电路中，电流瞬时值随时间变化而变化，因而电弧的温度、直径以及电弧电压也随时间而变化，电弧的这种特性称为动特性。由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定的过程，跟不上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。交流电弧在交流电流自然过零时将自动熄灭，但在下半周随着电压的增高，电弧又重燃。如果电弧过零后，电弧仍不发生重燃，则电弧就此熄灭。弧隙介质能够承受外加电压作用而不致使弧隙击穿的电压称为弧隙的介质强度。当电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的介质强度要恢复到正常状态值还需要一定的时间，此恢复过程称之为弧隙介质强度的恢复过程，以耐受的电压Uj（t）表示。电流过流前，弧隙电压呈马鞍形变化，电压值很低，电源电压的绝大部分降落在线路和负载阻抗上。电流过零时，弧隙电压正处于马鞍形的后峰值处。电流过零后，弧隙电压从后峰值逐渐增长，一直恢复到电源电压，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压，其电压恢复过程以Uhf（t）表示。如果弧隙介质强度在任何情况下都高于弧隙恢复电压，则电弧熄灭；反之，如果弧隙恢复电压高于弧隙介质强度，弧隙就被击穿，电弧重燃。因此，交流电弧的熄灭条件为：Uj（t）——弧隙介质强度；Uhf（t）——弧隙恢复电压。（三）开关电器中常用的灭弧方法迅速拉长电弧。每一相有两个或多个断口相串联。电压成倍地减少。在要求将电弧拉到同样的长度时，采用多断口结构成倍地减小了触头行程，也就减小了开关电器的尺寸。按吹弧气流的产生方法和吹弧方向的不同，可将吹弧分为以下几种：1.按吹弧气流产生的方法分（1）用油气吹弧（2）用压缩空气或六氟化硫气体吹弧（3）产气管吹弧2.按吹弧的方向分（1）纵吹（2）横吹（3）纵横吹1.采用灭弧装置灭弧装置是一个金属栅灭弧罩，利用将电弧分为多个串联的短弧的方法来灭弧。如果所有串联短弧阴极区的起始介质强度或阴极区的电压降的总和永远大于触头间的外施电压，电弧就不再重燃而熄灭。采用缺口铁质栅片，是为了减小电弧进入栅片的阻力，缩短燃弧时间。2.用耐高温金属材料作触头触头材料对电弧中的去游离也有一定影响。用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属制作触头，可以减少热电子发射和电弧中的金属蒸汽，从而减弱游离过程，有利于熄灭电弧任务2.1电弧与电气触头的基本知识四、交流电弧的熄灭（一）任务2.1电弧与电气触头的基本知识五、触头（一）触头的概念（二）触头的热稳定与动稳定

电气触头是指两个导体或几个导体之间相互接触的部分，如母线或导线的接触连接处以及开关电器中的动、静触头。1.对电气触头的基本要求（1）结构可靠；（2）接触电阻小且稳定，有良好的导电性能和接触性能；（3）通过规定电流时，发热稳定而且不超过允许值；（4）通过短路电流时，具有足够的动稳定性和热稳定性；（5）开断规定短路电流时，触头不被灼伤，不发生熔焊。2.触头的结构特点触头在正常工作和通过短路电流时的发热都与接触电阻值有关，所以触头的质量在很大程度上取决于触头的接触电阻值。正常情况下，触头间的接触压力、表面加工状况、表面氧化程度以及接触情况等都会影响接触电阻值。（1）触头间的压力：（2）触头材料及防氧化措施：3.触头的分类（1）触头按接触面的形式可分为：①点接触:②线接触：③面接触：（2）触头按结构形式可分为：①固定触头：②可断触头：③可动触头：触头在长期负荷电流下工作时，由于接触电阻的存在，触头要发热，使其温度升高，同时也向周围介质散热，当发热量等于散热量时，触头就在工作温度下稳定运行。这个温度值小于触头材料长期允许的温度。因此，触头是安全的。由于负荷电流相对于短路电流要小得多，所产生的电动力不会影响触头的正常工作。因此，开关电器必须采取有效措施，保证在通过短路电流时有足够的动稳定和热稳定。任务2.1电弧与电气触头的基本知识五、触头（一）触任务2.1电弧与电气触头的基本知识六、接触电阻（一）接触电阻的形成（二）接触电阻的影响因素1.接触电阻的组成接触电阻由以下几部分组成：（1）集中电阻（2）膜层电阻（3）导体电阻在实际测量接触电阻时，常使用按开尔文电桥四端子法原理设计的接触电阻测试仪（mΩ计），其专用夹具夹在被测接触件端接部位两端，故实际测量的总接触电阻R由以下三部分组成，可用下式表示：1.接触件材料2.正压力3.表面状态4.使用电压5.电流（三）接触电阻的危害与防治措施1.接触电阻的危害（1）使设备的接触点发热；（2）缩短设备的使用寿命；（3）设备故障概率增大；（4）严重时可引起火灾，造成经济损失。2.接触电阻的防治措施（1）设计方面（2）生产方面（3）安装方面任务2.1电弧与电气触头的基本知识六、接触电阻（一）接触电任务2.2高压断路器一、高压断路器概述

高压断路器（或称高压开关）不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时，能通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。任务2.2高压断路器一、高压断路器概述高压断路器（或任务2.2高压断路器二、油断路器（一）油断路器分类（二）少油断路器结构按绝缘结构不同,有带接地金属箱型和瓷瓶支持型两类。因前者用油量较多，习惯上称为多油断路器，如图2-10（a）所示；而瓷瓶支持型油断路器因用油量较少，称为少油断路器，如图2-10（b)所示。1.多油式：油是灭弧介质、触头间绝缘介质、对地绝缘介质。优点：运行经验丰富，适于频繁操作，气候适应性较强，易组装电流互感器。缺点：耗油、耗钢材均多，火灾危险性大。2.少油式：油作灭弧介质、触头在分闸位置的绝缘介质。优点：耗油、耗钢材均少，应用较广（尤其是中压级）；当加装机械油时，可满足开断空载长线的要求。缺点：油较少，易于劣化，检修周期短，不适于频繁操作，也有火灾安全问题。1.结构特点（1）触头、导电系统和灭弧系统直接装在绝缘油筒或不接地的金属油箱中。（2）装有灭弧室，并设油气分离器。（3）电磁操动机构。（4）少油断路器的结构形式随电压等级和使用地点的不同而有较大差异。（5）户内少油断路器灭弧室装在金属或环氧树脂玻璃钢的圆筒中，按绝缘筒支承方式不同，断路器分为悬臂式、中支式和落地式三种结构（如图2-12所示）。油断路器的型号可按下述方式识别：任务2.2高压断路器二、油断路器（一）油断路器分类（二）少任务2.2高压断路器三、灭弧室（一）自能气吹式灭弧室（二）外能气吹式灭弧室（三）综合式灭弧室利用电弧自身的能量使油分解出气体，提高灭弧室中的压力，当吹弧口打开时，由于灭弧室内外的压力差而在吹弧口产生高速油气流，对电弧进行气吹而使之熄灭。它综合了自能吹弧和外能吹弧的优点，利用电弧自身的能量来熄灭大电流电弧，利用外界能量来熄灭小电流电弧，并可改善分断特性。油断路器灭弧室中吹弧形式主要有4种:纵吹灭弧室、横吹灭弧室、纵横吹灭弧室和环吹灭弧室等。1.自能式纵吹灭弧室：2.封闭泡阶段：3.气吹阶段：4.回油阶段：（四）自能式灭弧室的工作原理

利用外界能量(通常是由油断路器合闸过程中贮能的弹簧提供)在分断过程中推动活塞，提高灭弧室的压力驱动油气吹弧而熄灭电弧，也有称此为强迫油吹式灭弧室。任务2.2高压断路器三、灭弧室（一）自能气吹式灭弧室（二）任务2.2高压断路器四、自能灭弧室压力变化分析（一）对灭弧室工作的影响（二）初步估算和定性分析方法1.最大压力决定了灭弧室的机械强度。2.气吹阶段压力直接影响吹弧的速度。3.电流过零瞬间压力对于阻止电弧重燃起着重要作用。4.整个燃弧时间压力还影响排出油的容积，因而也影响回油的快慢和断路器的重合闸性能。1.封闭泡阶段设气体压缩是等温的，则灭弧室压力P可由一个大气压下电弧分解出的气体体积V0与气体所能占有的空间体积V的比值p来确定，即其中V0可根据电弧能量A求得为：式中ub、ib——分别为电弧电压和电流的瞬时值。2.气吹阶段：电弧产生的气体只有一部分留在气泡中设电弧产生的全部气体体积为V0，经吹弧口喷出的气体体积为VC，气体所能占有的体积为V，则气吹阶段的灭弧室压力P由下式决定：其中，VC由电弧能量确定为：若时间从气吹阶段开始计算起，则式（2-3）可改写为：任务2.2高压断路器四、自能灭弧室压力变化分析（一）对灭弧任务2.2高压断路器五、真空断路器（一）真空断路器型号（二）初步估算和定性分析方法目前我国断路器型号根据国家技术标准的规定，一般由文字符号和数字按以下方式组成，其代表意义为：①产品字母代号，用下列字母表示：S—少油断路器，D—多油断路器，K—空气断路器，L—六氟化硫断路器，Z—真空断路器，Q—产气断路器，C—磁吹断路器。②装置地点代号：N—户内，W—户外。③设计系列顺序号，以数字1、2、3……表示。④额定电压，一般以kV为单位。⑤其他补充工作特性标志，G—改进型，F—分相操作。1.真空灭弧室按照开关型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空灭弧室、中间封接杯状纵磁场小型化真空灭弧室和内封接式玻璃泡灭弧室，其基本结构如下：（1）气密绝缘系统(外壳)

（2）导电系统

（3）屏蔽系统2.操作机构

按照断路器型式的不同，采用的操作机构不同。常用的操作机构有弹簧操作机构、CD10电磁操作机构、CD17电磁操作机构、CT19弹簧储能操作机构和CT8弹簧储能操作机构。3.其他部件

基座、绝缘支撑件、绝缘子等。任务2.2高压断路器五、真空断路器（一）真空断路器型号（二任务2.2高压断路器六、SF6断路器

SF6

断路器是用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器。它与空气断路器同属于气吹断路器，不同之处在于：①工作气压较低。②在吹弧过程中，气体不排向大气，而是在封闭系统中循环使用。（一）SF6断路器的优点1.SF6的分子和自由电子有非常好的混合性。因此有很好的灭弧性能。2.SF6气体优良的绝缘和灭弧性能，使SF6断路器具有如下优点：开断能力强，断口电压适于做得较高，允许连续开断次数较多；适用于频繁操作；噪音小；无火灾危险；机电磨损小等。SF6断路器是一种性能优异的“无维修”断路器，在高压电路中应用越来越多。（二）SF6断路器的缺点对于频繁操作的低压电器不适宜用SF6作灭弧介质。SF6断路器由于绝缘结构体积较小，若SF6气体的含水量较高，则将使绝缘水平大大下降，接触电阻急剧增加，在运行中易发生损坏或爆炸事故。SF6气体在电弧作用下，小部分会被分解，生成一些有毒的低氟化物，对人体健康有影响，对金属部件也有腐蚀和劣化作用。（三）SF6断路器的检修与维护1.SF6断路器在检修前，应先将断路器分闸，切断操作电源，释放操作机构的能量，用SF6气体回收装置将断路器内的气体回收，残存气体必须用真空泵抽出，使断路器内的真空度低于133.33Pa。2.断路器内充入合适压力的高纯度的氮气（纯度在99.99%以上），然后放空，反复两次，以尽量减少内部残留的SF6气体及其衍生物。3.解体检修时，环境的空气相对湿度不得大于80%，工作场所应干燥、清洁，并应加强通风；检修人员应穿尼龙工作衣帽，戴防毒口罩、风镜，使用乳胶薄膜手套；工作场所严禁吸烟，工作间隙应清洗手和面部，重视个人卫生。4.断路器解体中发现容器内有白色粉末状的分解物时，应用吸尘或柔软卫生纸拭净，并收集在密封的容器中深埋，以防扩散，切不可用压缩空气吹或用其他使粉末飞扬的方法清除。5.断路器的金属部件可用清洗剂或汽油清洗；绝缘件应用无水酒精或丙酮清洗；密封件不能用汽油或氯仿（三氯甲烷）清洗，一般应全部换用新的。6.与SF6气体接触的零部件及密封圈可涂一薄层HL#8或HL#10聚四氟乙烯润滑脂，密封圈外侧法兰面应涂中性凡士林或#2防冻脂。7.断路器容器内的吸附剂应在解体检修时更换，换下的吸附剂应妥善处理，以防止污染扩散。新换上的吸附剂应先在200～300℃的烘箱中烘燥处理12h以上，待自然冷却后立即装入断路器，要尽量减少在空气中的暴露时间。吸附剂的装入量为充入断路器的SF6气体质量的1/10。8.断路器解体后如不及时装复，应将绝缘件放置在烘箱或烘间内以保持干燥。（四）SF6断路器的安装1.熟悉制造厂说明书和图纸等有关的技术资料，编制安装及调试方案，准备好检漏仪器和N2等。2.本体安装时，各相之间的尺寸要与厂家的要求相符，特别是控制箱的位置。3.套管吊装时，套管四周必须包上保护物，以免损伤套管。接触面紧固以前必须经过彻底清洗，并在运输时将防潮干燥剂清除。4.SF6管路安装之前，必须用干燥的氮气彻底吹净管子，所有管道法兰处的密封应良好。5.空气管道安装前，必须用干燥的空气彻底吹净管子；安装过程中，要严防灰尘和杂物掉入管内。6.充加SF6气体时，应采取措施，防止SF6气体受潮。7.充完SF6气体后，用检漏仪检查管接头和法兰处，不得有漏气现象。8.压缩空气（N2）系统，应在规定压力下检查各接头和法兰，不准漏气。任务2.2高压断路器六、SF6断路器SF任务2.2高压断路器七、断路器操作机构（一）分类1.电磁操作机构电磁操作机构完全依靠合闸电流流过合闸线圈产生的电磁吸力来合闸同时压紧跳闸弹簧，跳闸时主要依靠跳闸弹簧来提供能量。2.弹簧操作机构该类型机构是目前最常用的机构，其合闸与分闸都依靠弹簧来提供能量，跳合闸线圈只是提供能量来拔出弹簧的定位卡销，所以跳合闸电流一般都不大。弹簧储能通过储能电机压紧弹簧储能。对弹簧操作机构，合闸母线主要给储能电机供电，电流也不大，所以合母与控母区别不太大。3.永磁操作机构该类型机构是目前最常用的机构，其合闸与分闸都依靠弹簧来提供能量，跳合闸线圈只是提供能量来拔出弹簧的定位卡销，所以跳合闸电流一般都不大。弹簧储能通过储能电机压紧弹簧储能。对弹簧操作机构，合闸母线主要给储能电机供电，电流也不大，所以合母与控母区别不太大。任务2.2高压断路器七、断路器操作机构（一）分类1.电点击返回1.主弹簧；2.主触头；3.锁链；4.搭钩；5.轴；6.电磁脱扣器；7.杠杆；8.电磁脱扣器衔铁；9.弹簧；10.欠压脱扣器衔铁；11.欠压脱扣器；12.双金属片；13.热元件点击返回1.主弹簧；任务2.3隔离开关一、概述隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器。它本身的工作原理及结构比较简单，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，对变电所、电厂的设计、建立和安全运行的影响均较大。刀闸的主要特点是无灭弧能力，只能在没有负荷电流的情况下分合电路。任务2.3隔离开关一、概述隔离开关是高压开关电器中任务2.3隔离开关二、隔离开关的用途（一）分闸后建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明显的断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全。（二）根据运行需要换接线路。（三）可用来分合线路中的小电流。（四）根据不同结构类型的具体情况，可用来分合一定容量变压器的空载励磁电流。任务2.3隔离开关二、隔离开关的用途（一）分闸后建立可靠的任务2.3隔离开关三、隔离开关的分类、技术参数及型号的含义（一）隔离开关的分类（二）隔离开关型号的含义高压隔离开关按其安装方式的不同，可分为户外高压隔离开关与户内高压隔离开关。按其绝缘支柱结构的不同可分为单柱式隔离开关（Single.columnDisconnector)、双柱式隔离开关（Double.columnDisconnector)和三柱式隔离开关（Three.columnDisconnector)。高压隔离开关的型号主要由以下6个单元组成，如图所示：例如：GN19－10/630，表示户内隔离开关，设计序号19，额定电压10kV，额定电流630A。任务2.3隔离开关三、隔离开关的分类、技术参数及型号的含义任务2.3隔离开关四、隔离开关的技术参数GW13系列中性点隔离开关，是交流频率为50Hz的户外高压电器设备，有40.5kV、72.5kV、126kV三个电压等级，供在无载的情况下，分、合变压器中性点连线之用。GW8与GW13系列部分隔离开关的技术参数如表2-1所示：任务2.3隔离开关四、隔离开关的技术参数GW13系列中性点任务2.3隔离开关五、隔离开关的基本结构1.导电部分：包括触头、闸刀、接线座。主要起传导电路中的电流，关合和开断电路的作用。2.操动机构：通过手动、电动、气动、液压向隔离开关的动作提供能源。3.传动机构：由拐臂、联杆、轴齿或操作绝缘子组成。接受操动机构的力矩，将运动传动给触头，以完成隔离开关的分、合闸动作。4.绝缘部分：包括支持绝缘子和操作绝缘子。实现带电部分和接地部分的绝缘。5.支持底座：导电部分、绝缘子、传动机构、操动机构等固定为一体，并使其固定在基础上。任务2.3隔离开关五、隔离开关的基本结构1.导电部分：包括任务2.3隔离开关六、隔离开关操作原则（一）操作范围（二）操作顺序1.正常时拉合电压互感器和避雷器。2.拉合220kV空载母线。3.拉合电网没有接地故障时的变压器中性点。4.拉合经开关或隔离开关闭合的旁路电流。5.户外垂直分合式三联隔离开关，拉合电压在220kV及以上励磁电流不超过2A的空载变压器和电容电流不超过5A的空载线路。6.10kV户外三联隔离开关拉合不超过15A的负荷电流。7.10kV隔离开关拉合不超过70A的环路均衡电流。1.首先在操作隔离开关时，应先检查相应回路的断路器确实在断开位置，以防止带负荷拉、合隔离开关。2.线路停、送电时，必须按顺序拉、合隔离开关。3.操作中，如发现绝缘子严重破损、隔离开关传动杆严重损坏等严重缺陷时，不得进行操作。4.隔离开关操作时，应有值班人员在现场逐项检查其分合闸位置、同期情况、触头接触深度等项目，确保隔离开关动作正确、位置正确。5.隔离开关一般应在主控室进行操作。任务2.3隔离开关六、隔离开关操作原则（一）操作范围（二）任务2.4负荷开关一、概述负荷开关是介于断路器和隔离开关之间的一种开关电器，具有简单的灭弧装置，能切断额定负荷电流和一定的过载电流，但不能切断短路电流。一般装有简单的灭弧装置，但其结构比较简单。任务2.4负荷开关一、概述负荷开关是介于断路器和隔离开关任务2.4负荷开关二、高压负荷开关作用高压负荷开关是指配电系统中能关合、承载、开断正常条件下(也可能包括规定的过载系数)的电流，并能通过规定的异常(如短路)电流的开关设备，是一种带有专用灭弧触头、灭弧装置和弹簧断路装置的分合开关。高压负荷开关的功能为：在规定的使用条件下，可以接通和断开一定容量的空载变压器（室内315kVA，室外500kVA）；可以接通和断开一定长度的空载架空线路（室内5km，室外10km）；可以接通和断开一定长度的空载电缆线路。任务2.4负荷开关二、高压负荷开关作用高压负荷开关是指配电任务2.4负荷开关三、高压负荷开关参数及型号的含义FKN12-12D/630-20型户内交流高压负荷开关，是额定电压为12kV，额定频率为50Hz的三相高压开关设备，用于分合负荷电流、闭环电流、空载变压器和电缆充电电流、关合短路电流。配装接地开关的负荷开关，可以承受短路电流。FKN12-12D.R/100-31.5型户内交流高压负荷开关——熔断器组合电器（以下简称FKN12-12D.R组合电器）是FKN12-12D负荷开关断开与S□LAJ-12（XRNT□-12）高压限流式熔断器组合在一起的户内高压开关设备。它可以靠开断直至短路电流的任何电流：负荷开关开断工作电流，熔断器开断短路电流，联合开断工作电流与全短路电流之间的任何过电流，同时熔断器通过其撞击器使负荷开关分闸。1.工作环境（1）周围空气温度：上限+40℃，下限-25℃。（2）海拔高度为1000m及以下。（3）相对湿度：月平均值不大于90%，日平均值不大于95%。（4）周围空气应不受腐蚀性或可燃气体及水蒸气等的明显污染。（5）无经常性剧烈运动。（6）耐污秽等级：Ⅱ级。2.外形及安装尺寸图任务2.4负荷开关三、高压负荷开关参数及型号的含义FKN1任务2.5高压熔断器一、概述熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。按安装条件及用途选择不同类型的高压熔断器，如屋外跌落式、屋内式，对于一些专用设备的高压熔断器应选专用系列。我们常说的保险丝就属于熔断器类。任务2.5高压熔断器一、概述熔断器是最简单的保护电器，它用任务2.5高压熔断器二、熔断器的用途、结构和分类（一）用途与结构（二）产品型号组成熔断器主要用于高压输电线路、电压变压器、电压互感器等电器设备的过载和短路保护，其结构一般包括熔丝管、接触导电部分、支持绝缘子和底座等部分，熔丝管中填充着用于灭弧的石英砂细粒。熔件是利用熔点较低的金属材料制成的金属丝或金属片，串联在被保护电路中，当电路或电路中的设备过载或发生故障时，熔件发热而熔化，从而切断电路，达到保护电路或设备的目的。产品型号由结构特征、产品名称、安装场所、保护对象、设计序号、额定电压和其他标识等组成，组成形式如下：任务2.5高压熔断器二、熔断器的用途、结构和分类（一）用途点击返回①结构特征用其汉语拼音首位大写字母表示，如X——限流式、P——喷射式。②产品名称用熔断器汉字的第一大写字母表示：R——熔断器。③安装场所分别用“户内”“户外”的汉语拼音首位大写字母表示：N——户内、W——户外。④保护对象一般不予标注，当产品具有专门保护对象时，则应加以标识，如T——保护变压器用，M——保护电动机用，P——保护电压互感器用，C——保护电容器用。⑤设计序号用阿拉伯数字表示，其顺序由行业归属单位统一编排。⑥额定电压用千伏值表示。点击返回①结构特征用其汉语拼音首位大写字母表示，如X——限流任务2.5高压熔断器三、熔断器技术参数在3～66kV的电站和变电所常用的高压熔断器有两大类：一类是户内高压限流熔断器。另一类是户外高压喷射式熔断器。所以要根据熔断器的型式和不同的保护对象来选择。(一)一般条件Ue≥Uwe式中，Ue——熔断器额定电压；Uwe——安装处电网额定电压，即熔断器的额定电压(kV)应不小于熔断器安装处电网额定电压(kV)。1.对于限流型熔断器A.一般条件Ie≥Ije≥Ig·zd

（2-6）B.具体情况①保护配电设备(即35kV及以下电力变压器)：Ije=KIe

（2-7）②保护电力电容器：Ije=KIc·e（2-8）③保护电力线路：按一般条件选择：Ie≥Ije≥Ig·zd

（2-9）一般条件Ike≥Idt(Ske≥Sdt)

（2-10）2.对于跌落式熔断器跌落式熔断器的开断能力应分别按上、下限值来验算，在验算上限值时要应用系统的最大运行方式；验算下限值时，应用最小运行方式。对于限流型熔断器可不进行动、热稳定的校验；而对于非限流型熔断器，要求进行动、热稳定的校验工作。热稳定校验：I²chTre≧Qt；（2-11）动稳定校验：Idei≧ch(3)；（2-12）任务2.5高压熔断器三、熔断器技术参数在3～66kV的电站任务2.5高压熔断器四、各类熔断器的特点及其使用要点（一）熔断器特点和分类1.熔断器的特点熔体额定电流不等于熔断器额定电流，熔体额定电流按被保护设备的负荷电流选择，熔断器额定电流应大于熔体额定电流，且与主电器配合确定。2.熔断器分类（1）螺旋式熔断器RL。（2）有填料管式熔断器RT。（3）无填料管式熔断器RM。（4）有填料封闭管式快速熔断器RS。任务2.5高压熔断器四、各类熔断器的特点及其使用要点（一）任务2.6电抗器一、电抗器的分类和作用（一）按相数分，可分为单相和三相电抗器。（二）按冷却装置种类分，可分为干式和油浸电抗器。（三）按结构特征分，可分为空心式电抗器和铁芯式电抗器。（四）按安装地点分，可分为户内型和户外型电抗器。（五）按用途分，可分为：1.并联电抗器2.限流电抗器3.滤波电抗器4.消弧电抗器5.通信电抗器6.电炉电抗器7.起动电抗器任务2.6电抗器一、电抗器的分类和作用（一）按相数分，可分任务2.6电抗器二、并联电抗器（一）并联电抗器的作用1.中压并联电抗器一般并联接于大型发电厂或110～500kV变电站的6～63kV母线上，用来吸收电缆线路的，并联电抗器是补充线路中无内的。2.超高压并联电抗器一般并联接于330kV及以上的超高压线路上。1.空心式电抗器空心式电抗器只有绕组，没有铁芯。空心式电抗器多数是干式，当电抗较大时，需要制成油浸式。干式空心式电抗器的绕组可采用包封式，也可采用电缆绕制后用水泥浇注的水泥电抗器（二）并联电抗器的结构（三）

限流电抗器1.限流电抗器的作用发电厂和变电所安装限流电抗器的目的是限制短路电流，以便能经济合理地选择电器。电抗器按安装地点和作用不同可分为线路电抗器、母线电抗器和变压器回路电抗器。2.限流电抗器的结构类型限流电抗器按结构形式可分为混凝土柱式限流电抗器和干式空心限流电抗器，各有普通电抗器和分裂电抗器两类。（1）混凝土柱式限流电抗器。（2）分裂电抗器。（3）干式空心限流电抗器。2.铁芯式电抗器铁芯式并联电抗器的铁芯，电抗器芯柱由铁芯饼和气隙垫块组成。铁芯饼为辐射形叠片结构，铁芯饼与铁轭由压紧装置通过非磁性材料制成的螺杆拉紧，形成一个整体3.干式半芯电抗器干式半芯并联电抗是干式空芯并联电抗器的替代品。任务2.6电抗器二、并联电抗器（一）并联电抗器的作用1.中任务2.7电力导线一、母线（一）母线的结构类型1.敞露母线（1）按母线的使用材料分类。①铜母线。②铝母线。③铝合金母线。④钢母线。⑤绞线圆形软母线。（2）按母线的截面形状分类。①矩形截面。②圆形截面。③槽形截面。④管形截面。（二）母线的安装和维护2.封闭母线（1）封闭母线的结构类型。①按外壳材料分：可分为塑料外壳和金属外壳。②按外壳与母线间的结构形式分：可分为不隔相式、隔相式和分相封闭式。（2）全连式分相封闭母线的基本结构。①载流导体。②支柱绝缘子。③保护外壳。3.绝缘母线绝缘母线是变电站及发电厂厂用变电所内裸母线、电缆的最佳替代品，最适用于紧凑型变电站、地下变电所及地铁所用变电站以减少占地面积，使运行可靠。绝缘母线由导体、环氧树脂渍纸绝缘、地屏、端屏、端部法兰和接线端子构成。1.母线的加工和制作（1）硬母线的校直。（2）母线的下料。（3）硬母线的弯曲。（4）母线接触面的处理。2.母线的布置（1）水平布置。（2）垂直布置。（3）槽形母线布置。（4）软母线的布置。3.母线的相序排列要求（1）上、下布置的交流母线，由上到下排列为U、V、W相；直流母线正极在上，负极在下。（2）水平布置的交流母线，由盘后向盘面排列U、V、W相；直流母线正极在后，负极在前。（3）引下线的交流母线，由左到右排列为U、V、W相；直流母线正极在左，负极在右。4.母线的固定母线固定在支持绝缘子的端帽或设备接线端子上的方法主要有三种：直接用螺栓固定、用螺栓和盖板固定、用母线固定金具固定。5.母线的连接（1）硬母线的连接。（2）软母线的连接。6.母线的着色①三相交流母线：U相—黄色，V相—绿色，W相—红色。②单相交流母线：从三相母线分支来的应与引出相颜色相同。③直流母线：正极—赭色，负极—蓝色。④直流均衡汇流母线及交流中性汇流母线：不接地者—紫色，接地者—紫色带黑色横条。软母线因受温度影响而伸缩较大，以及各股绞线常有相对扭动，着色层易被破坏，故不需着色。任务2.7电力导线一、母线（一）母线的结构类型1.任务2.7电力导线二、电力电缆（一）电力电缆的基本结构1.电缆线芯2.绝缘层3.保护层（二）电力电缆的种类及特点（三）电力电缆的连接附件1.油浸纸绝缘电缆油浸纸绝缘电缆主绝缘是用经过处理的纸浸透电缆油制成，具有绝缘性能好、耐热能力强、承受电压高、使用寿命长等优点，适用于35kV及以下的输配电线路。2.聚氯乙烯电力电缆主绝缘采用聚氯乙烯，内护套大多也是采用聚氯乙烯，具有电气性能好、耐水、耐酸碱盐、防腐蚀、机械强度较好、敷设不受高差限制和可垂直敷设等优点，并可逐步取代常规的纸绝缘电缆。3.交联聚乙烯电力电缆电缆的主要绝缘材料为交联聚乙烯，交联聚乙烯是利用化学或物理方法，使聚乙烯分子由直链状线型分子结构变为三度空间网状结构。4.橡胶绝缘电力电缆这种电缆以橡皮为绝缘材料，其柔软性好，弯曲方便，防水及防潮性能好，具有较好的耐寒性能、电气性能、机械性能和化学稳定性，但耐压强度不高，耐热、耐油性能差且绝缘易老化，易受机械损伤，主要用于35kV及以下电力线路。5.高压充油电力电缆充油电缆在结构上的主要特点是铅套内部有油道，油道由缆芯导线或扁铜线绕制成的螺旋管构成。在单芯电缆中，油道就直接放在线芯的中央；在三芯电缆中，油道则放在芯与芯之间的填充物处。6.SF6气体绝缘电缆SF6气体绝缘电缆是以SF6气体为绝缘的新型电缆，即将单相或三相导体封在充有SF6气体的金属圆筒中，带电部分与接地的金属圆筒间的绝缘由SF6气体来承担。1.电缆终端电缆终端是安装在电缆线路末端，具有一定绝缘和密封性能，用以将电缆与其他电气设备相连接的电缆附件。终端头起电缆终端绝缘、导体连接、密封和保护的作用。2.电缆中间接头电缆中间接头是安装在电缆与电缆之间，用于将一段电缆与另一段电缆连接起来的部件，简称对接头或对接，它起连接导体、绝缘和密封保护的作用。3.电缆接头的材料类型（1）绕包型（2）热缩型（3）预制型（4）模塑型（5）弹性树脂浇注型（四）电力电缆的安装和维护1.电力电缆的敷设（1）电缆敷设方法。（2）电缆的敷设要求。2.电缆的故障测试电桥法是利用电桥平衡时，对应桥臂电阻的乘积相等，而电缆的长度和电阻成正比的原理进行测试的。脉冲法是应用脉冲信号进行电缆故障测距的测试方法。它分为低压脉冲法、脉冲电压法和脉冲电流法三种。任务2.7电力导线二、电力电缆（一）电力电缆的基本结构1.任务2.7电力导线三、绝缘子（一）绝缘子的作用和分类1.按额定电压分绝缘子按其额定电压可分为高压绝缘子（用于1000V以上的装置中）和低压绝缘子（用于1000V及以下的装置中）两种。2.按安装地点分（1）户内式。（2）户外式。（二）绝缘子的基本结构（三）电站绝缘子的类型和特点3.按结构形式分按结构形式可分为支柱式、套管式及盘形悬式三种。4.按用途分（1）电站绝缘子。（2）电器绝缘子。（3）线路绝缘子。1.主要结构部件绝缘子应具有足够的绝缘强度、机械强度、耐热性和防潮性。高压绝缘子主要由绝缘件和金属附件两部分组成。2.金属附件与瓷件的胶装方式（1）外胶装。（2）内胶装。（3）联合胶装。1.支柱绝缘子高压支柱绝缘子可分为户内和户外式。户内式支柱绝缘子分内胶装、外胶装、联合胶装三个系列；户外式支柱绝缘子分针式和棒式二种。2.悬式绝缘子悬式绝缘子主要应用在35kV及以上屋外配电装置和架空线路上。按其帽及脚的连接方式分为球形的和槽形的两种。3.套管绝缘子套管绝缘子根据结构型式可分为带导体型和母线型两种。按安装地点可分为户内式和户外式两种。任务2.7电力导线三、绝缘子（一）绝缘子的作用和分类1.按任务2.8互感器一、概述（一）互感器的工作原理1.电磁式电流互感器的工作原理电力系统中广泛采用电磁式电流互感器，电流互感器的一次绕组串联于被测量电路内，二次绕组与二次回路串联。（1）电磁式电流互感器的工作原理。电磁式电流互感器的工作原理和变压器相似。当一次侧流过电流I1时，在铁芯中产生交变磁通，此磁通穿过二次绕组，产生电动势，在二次回路中产生电流I2。电流互感器的磁势平衡方程为：如果忽略很小的励磁安匝，则若只考虑以额定值表示的电流数值关系，则可得出电流互感器一、二次测额定电流之比，称为电流互感器的额定电流比，用Ki表示2.电磁式电压互感器的工作原理电磁式电压互感器原理，其一次绕组与一次被测电力网并联，二次绕组与二次测量仪表和继电器的电压线圈并联。（1）电磁式电压互感器工作原理。电磁式电压互感器的工作原理和变压器相同，其一、二次侧电动势的平衡方程式为：忽略一、二次侧绕组漏阻抗的压降，可得：于是有：3.电容式电压互感器的工作原理电容式电压互感器采用电容分压的原理，在被测电网的相和地之间接有主电容C1和分压电容C2，Z2为继电器、仪表等电压线圈阻抗。电容式电压互感器实质上是一个电容串接的分压器，被测电网的电压在电容C1、C2上按反比分压。根据分压原理，Z2、C2上的电压为：电压Uc2与U1成比例变化，测出U2，通过计算，即可测出电网的相对地电压。任务2.8互感器一、概述1.电磁式电流互感器的工作原理2.任务2.8互感器二、电流互感器（一）电流互感器的特点（二）电流互感器的种类和型号（三）电流互感器的接线方式电流互感器正常运行时由于二次绕组负荷阻抗和负荷电流均很小，二次绕组内感应的电势一般不超过几十伏，所需的励磁安匝I0N1及铁芯中的合成磁通很小。为了减小电流互感器的尺寸、重量和造价，其铁芯截面是按正常运行时通过不的磁通设计的。运行中的电流互感器二次侧不得开路。（四）电流互感器的结构类型1.电流互感器的种类（1）按照安装地点可以分为户内式和户外式。（2）按照安装方式可以分为穿墙式、支持式和装入式。（3）按照绝缘方式可以分为干式、浇注式、油浸式、瓷绝缘和气体绝缘以及电容式。（4）按照原绕组匝数可分为单匝式和多匝式。单匝式又分为贯穿型和母线型两种。（5）按用途可分为测量用和保护用。电流互感器在三相电路中有四种常见的接线方式（1）单相接线。（2）两相V形接线。（3）两相电流差接线。（4）星形接线。1.干式和浇注绝缘互感器干式互感器适用于户内、低电压的互感器。浇注式互感器广泛用于10～20kV级电流互感器。一次绕组为多匝时，铁芯多为叠积式，先将一、二次绕组浇注成一体，然后再叠装铁芯。2.油浸式电流互感器35kV及以上户外式电流互感器多为油浸式结构，主要由底座（或下油箱）、器身、储油柜（包括膨胀器）和瓷套四大件组成。瓷套是互感器的外绝缘，并兼作油的容器。油浸式电流互感器的绝缘结构可分为链型绝缘和电容型绝缘两种。（1）LCW-110型户外油浸式瓷绝缘电流互感器（2）LCLWD3-220型户外瓷箱式电流互感器（3）L-110型串级式电流互感器3.SF6气体绝缘电流互感器SF6气体绝缘电流互感器有两种结构形式：一种是与SF6组合电器（GIS）配套用的；另一种是可单独使用的，通常称为独立式SF6电流互感器，这种互感器多做成倒立式结构。SF6气体绝缘电流互感器有SAS、LVQB等系列，电压为110kV及以上。LVQB-220型SF6气体绝缘电流互感器由壳体、器身（一、二次绕组）、瓷套和底座组成。互感器器身固定在壳体内，置于顶部；二次绕组用绝缘件固定在壳体上，一、二次绕组间用SF6气体绝缘；壳体上方设有压力释放装置，底座有SF6压力表、密度继电器和充气阀、二次接线盒。4.新型电流互感器简介新型电流互感器按耦合方式可分为无线电电磁波耦合、电容耦合和光电耦合式。其中光电式电流互感器性能最好，基本原理是利用材料的磁光效应或光电效应，将电流的变化转换成激光或光波，通过光通道传送，接收装置将收到的光波转变成电信号，并经过放大后供仪表和继电器使用。非电磁式电流互感器的共同缺点是输出容量较小，需要较大功率的放大器或采用小功率的半导体继电保护装置来减小互感器的负荷。（五）电流互感器使用注意事项电流互感器在接线时要注意其端子的极性。当一次绕组上的电压为U1，二次绕组感应电压为U2，这时如将一对同名端短接，则在另一对同名端间测出来的电压为ΔU=U1-U2（即“减极性”号法）。由于电流互感器二次绕组电流为感应电动势产生的电流，电流在绕组中的方向应从低电位到高电位，所以一次电流为从L1流向L2时，二次电流则为从K2流向K1。电流互感器必须保证一定的准确度，才能保证测量精确和保护装置正确地动作。任务2.8互感器二、电流互感器（一）电流互感器的特点（二）任务2.8互感器三、电压互感器（一）电压互感器的种类和型号（二）电压互感器的接线方式（三）电压互感器的结构类型1.电压互感器的种类（1）按安装地点可以分为户内式和户外式。（2）按绝缘方式可以分为干式、浇注式、油浸式和气体绝缘式等几种。（3）按绕组数可以分为双绕组、三绕组和四绕组式。（4）按相数可以分为单相式和三相式。（5）按结构原理分为电磁式和电容式，电磁式又可分为单级式和串级式。电压互感器在三相电路中以下几种常见的接线方式：（1）单相电压互感器的接线。（2）V，V形接线。（3）一台三相三柱式电压互感器Y，yn接线。（4）一台三相五柱式电压互感器的Yn，yn，d0接线。（5）三个单相三绕组电压互感器接成的Yn，yn，d接线。1.浇注式电压互感器浇注式结构紧凑、维护简单，适用于3～35kV的户内产品。一次绕组和各低压绕组，以及一次绕组出线端的两个套管均浇注成一个整体，然后再装配铁芯，这种结构称为半浇注式（铁芯外露式）结构。JDZ—10型浇注式单相电压互感器外形如图所示2.油浸式电压互感器油浸式电压互感器的结构与小型电力变压器很相似，分为普通式和串级式。（1）JSJW-10型油浸式三相五柱电压互感器。（2）JCC-20型串级式电压互感器。3.SF6气体绝缘电压互感器SF6电压互感器有两种结构形式，一种是为GIS配套使用的组合式，另一种为独立式。SF6电压互感器的器身由一次绕组、二次绕组、剩余电压绕组和铁芯组成，绕组层绝缘采用的是聚酯薄膜。一次绕组除在出线端有静电屏外，在超高压产品中，一次绕组的中部还设有中间屏蔽电极。4.电容式电压互感器电容式电压互感器结构简单，质量轻、体积小，成本低，而且电压越高效果越显著。此外，分压电容还可以兼作为载波通信的耦合电容。广泛应用于110～500kV中性点直接接地系统中，作电压测量、功率测量、继电防护及载波通讯用。其缺点是输出容量小，误差较大时暂态特性不如电磁式电压互感器。任务2.8互感器三、电压互感器（一）电压互感器的种类和型号巩固练习巩固练习知识拓展由于各种电气设备都具有一定的过载能力，允许在一定条件下较长时间运行，而当负载超过允许值时，就要求保护熔体在一定时间内熔断。还有一些设备起动电流很大，但起动时间很短，因此要求这些设备的保护特性要适应设备运行的需要，要求熔断器在电机起动时不熔断，在短路电流作用下和超过允许通过的负荷电流时，能可靠熔断，起到保护作用。熔体额定电流选择偏大，负载在短路或长期过负荷时不能及时熔断；选择过小，可能在正常负载电流作用下就会熔断，影响正常运行。因此，为保证设备正常运行，必须根据负载性质合理地选择熔体额定电流。（一）照明电路：熔体额定电流≥被保护电路上所有照明电器工作电流之和。（二）电动机：1.单台直接起动电动机，熔体额定电流＝(1.5～2.5)×电动机额定电流。2.多台直接起动电动机，总保护熔体额定电流＝(1.5～2.5)×各台电动机电流之和。3.降压起动电动机，熔体额定电流＝(1.5～2)×电动机额定电流。4.绕线式电动机，熔体额定电流＝(1.2～1.5)×电动机额定电流。5.配电变压器低压侧，熔体额定电流＝(1.0～1.5)×变压器低压测额定电流。6.并联电容器组，熔体额定电流＝(1.43～1.55)×电容器组额定电流。7.电焊机，熔体额定电流＝(1.5～2.5)×负荷电流。8.电子整流元件，熔体额定电流≥1.57×整流元件额定电流。知识拓展由于各种电气设备都具有一定的过载能力，允许在一定条件数控系统机床结构编码器本项目学习结束THANKS数控系统机床结构编码器本项目学习结束THANKS数控系统机床结构编码器电气设备主讲人：数控系统机床结构编码器电气设备主讲人：目录1认识电力系统2认识高压电气设备3认识电力系统电气主接线4高压电气设备的布置5高压电气设备的选择目录1认识电力系统2认识高压电气设备3认识电力系统电气主02认识高压电器设备项目导读本项目对高压电器设备的触头、高压断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器、电抗器、电力导线、互感器等基础知识做了详细的介绍。掌握本项目知识有助于提高学生对高压电气设备的使用的了解。它是从事电力电气设备的安装、运行、维护及检修等工作的必备知识。知识目标技能目标掌握触头的种类、结构特点与基本要求。掌握高压断路器的作用、分类、技术参数及型号的含义。掌握隔离开关的技术参数及型号。掌握交流电弧灭弧方法。掌握各类高压断路器的灭弧方法及其使用要点。掌握隔离开关操作的基本方法。任务2.3隔离开关任务浏览任务2.4负荷开关任务2.2高压断路器任务2.1电弧与电气触头的基本知识任务2.5高压熔断器任务2.6电抗器任务2.7电力导线任务2.8互感器02认识高压项目导读本项目对高压电器设备的触头、高压断路器、任务2.1电弧与电气触头的基本知识一、电弧（一）电弧的产生

开关电器在切断负荷电流或短路电流时，开关触头间隙中由于强电场或热游离的作用，将出现电弧电流，触头之间就会产生强烈的白光，称为电弧。电弧的实质是一种气体放电现象；电弧电流的主要特征是能量集中、温度高。（二）开关触头间隙中带电质点的产生根据引起气体分子或原子游离的因素的不同，可把游离分为三种：1.碰撞游离2.光游离3.热游离（1）高温时高速运动的气体分子互相碰撞时产生的游离。（2）在高温时，光子的频率可以增加到发生光游离的程度。（3）上述两种游离产生的电子与中性质点碰撞而产生的游离。任务2.1电弧与电气触头的基本知识一、电弧（一）电任务2.1电弧与电气触头的基本知识二、电弧的危害1.电弧的存在延长了开关电器断开故障电路的时间，加重了电力系统短路故障的危害。2.电弧产生的高温，将使触头表面熔化和蒸化，烧坏绝缘材料。对充油电气设备还可能引起着火、爆炸等危险。3.由于电弧在电动力、热力作用下能移动，很容易造成短路或引起事故的扩大。任务2.1电弧与电气触头的基本知识二、电弧的危害1.电弧的任务2.1电弧与电气触头的基本知识三、电弧的熄灭（一）电弧的去游离

（二）影响电弧去游离的因素1.复合复合是正、负带电质点相互结合变成不带电质点的现象。2.扩散扩散是弧柱中的带电质点逸出弧柱以外，进入周围介质的现象。（1）温度扩散（2）浓度扩散（3）利用吹弧扩散1.电弧温度2.介质的特性3.气体介质的压力4.触头材料任务2.1电弧与电气触头的基本知识三、电弧的熄灭（一）电弧任务2.1电弧与电气触头的基本知识四、交流电弧的熄灭（一）交流电弧的特性（二）熄灭交流电弧的方法在交流电路中，电流瞬时值随时间变化而变化，因而电弧的温度、直径以及电弧电压也随时间而变化，电弧的这种特性称为动特性。由于弧柱的受热升温或散热降温都有一定的过程，跟不上快速变化的电流，所以电弧温度的变化总滞后于电流的变化，这种现象称为电弧的热惯性。交流电弧在交流电流自然过零时将自动熄灭，但在下半周随着电压的增高，电弧又重燃。如果电弧过零后，电弧仍不发生重燃，则电弧就此熄灭。弧隙介质能够承受外加电压作用而不致使弧隙击穿的电压称为弧隙的介质强度。当电弧电流过零时电弧熄灭，而弧隙的介质强度要恢复到正常状态值还需要一定的时间，此恢复过程称之为弧隙介质强度的恢复过程，以耐受的电压Uj（t）表示。电流过流前，弧隙电压呈马鞍形变化，电压值很低，电源电压的绝大部分降落在线路和负载阻抗上。电流过零时，弧隙电压正处于马鞍形的后峰值处。电流过零后，弧隙电压从后峰值逐渐增长，一直恢复到电源电压，这一过程中的弧隙电压称为恢复电压，其电压恢复过程以Uhf（t）表示。如果弧隙介质强度在任何情况下都高于弧隙恢复电压，则电弧熄灭；反之，如果弧隙恢复电压高于弧隙介质强度，弧隙就被击穿，电弧重燃。因此，交流电弧的熄灭条件为：Uj（t）——弧隙介质强度；Uhf（t）——弧隙恢复电压。（三）开关电器中常用的灭弧方法迅速拉长电弧。每一相有两个或多个断口相串联。电压成倍地减少。在要求将电弧拉到同样的长度时，采用多断口结构成倍地减小了触头行程，也就减小了开关电器的尺寸。按吹弧气流的产生方法和吹弧方向的不同，可将吹弧分为以下几种：1.按吹弧气流产生的方法分（1）用油气吹弧（2）用压缩空气或六氟化硫气体吹弧（3）产气管吹弧2.按吹弧的方向分（1）纵吹（2）横吹（3）纵横吹1.采用灭弧装置灭弧装置是一个金属栅灭弧罩，利用将电弧分为多个串联的短弧的方法来灭弧。如果所有串联短弧阴极区的起始介质强度或阴极区的电压降的总和永远大于触头间的外施电压，电弧就不再重燃而熄灭。采用缺口铁质栅片，是为了减小电弧进入栅片的阻力，缩短燃弧时间。2.用耐高温金属材料作触头触头材料对电弧中的去游离也有一定影响。用熔点高、导热系数和热容量大的耐高温金属制作触头，可以减少热电子发射和电弧中的金属蒸汽，从而减弱游离过程，有利于熄灭电弧任务2.1电弧与电气触头的基本知识四、交流电弧的熄灭（一）任务2.1电弧与电气触头的基本知识五、触头（一）触头的概念（二）触头的热稳定与动稳定

电气触头是指两个导体或几个导体之间相互接触的部分，如母线或导线的接触连接处以及开关电器中的动、静触头。1.对电气触头的基本要求（1）结构可靠；（2）接触电阻小且稳定，有良好的导电性能和接触性能；（3）通过规定电流时，发热稳定而且不超过允许值；（4）通过短路电流时，具有足够的动稳定性和热稳定性；（5）开断规定短路电流时，触头不被灼伤，不发生熔焊。2.触头的结构特点触头在正常工作和通过短路电流时的发热都与接触电阻值有关，所以触头的质量在很大程度上取决于触头的接触电阻值。正常情况下，触头间的接触压力、表面加工状况、表面氧化程度以及接触情况等都会影响接触电阻值。（1）触头间的压力：（2）触头材料及防氧化措施：3.触头的分类（1）触头按接触面的形式可分为：①点接触:②线接触：③面接触：（2）触头按结构形式可分为：①固定触头：②可断触头：③可动触头：触头在长期负荷电流下工作时，由于接触电阻的存在，触头要发热，使其温度升高，同时也向周围介质散热，当发热量等于散热量时，触头就在工作温度下稳定运行。这个温度值小于触头材料长期允许的温度。因此，触头是安全的。由于负荷电流相对于短路电流要小得多，所产生的电动力不会影响触头的正常工作。因此，开关电器必须采取有效措施，保证在通过短路电流时有足够的动稳定和热稳定。任务2.1电弧与电气触头的基本知识五、触头（一）触任务2.1电弧与电气触头的基本知识六、接触电阻（一）接触电阻的形成（二）接触电阻的影响因素1.接触电阻的组成接触电阻由以下几部分组成：（1）集中电阻（2）膜层电阻（3）导体电阻在实际测量接触电阻时，常使用按开尔文电桥四端子法原理设计的接触电阻测试仪（mΩ计），其专用夹具夹在被测接触件端接部位两端，故实际测量的总接触电阻R由以下三部分组成，可用下式表示：1.接触件材料2.正压力3.表面状态4.使用电压5.电流（三）接触电阻的危害与防治措施1.接触电阻的危害（1）使设备的接触点发热；（2）缩短设备的使用寿命；（3）设备故障概率增大；（4）严重时可引起火灾，造成经济损失。2.接触电阻的防治措施（1）设计方面（2）生产方面（3）安装方面任务2.1电弧与电气触头的基本知识六、接触电阻（一）接触电任务2.2高压断路器一、高压断路器概述

高压断路器（或称高压开关）不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时，能通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，可分为：油断路器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。任务2.2高压断路器一、高压断路器概述高压断路器（或任务2.2高压断路器二、油断路器（一）油断路器分类（二）少油断路器结构按绝缘结构不同,有带接地金属箱型和瓷瓶支持型两类。因前者用油量较多，习惯上称为多油断路器，如图2-10（a）所示；而瓷瓶支持型油断路器因用油量较少，称为少油断路器，如图2-10（b)所示。1.多油式：油是灭弧介质、触头间绝缘介质、对地绝缘介质。优点：运行经验丰富，适于频繁操作，气候适应性较强，易组装电流互感器。缺点：耗油、耗钢材均多，火灾危险性大。2.少油式：油作灭弧介质、触头在分闸位置的绝缘介质。优点：耗油、耗钢材均少，应用较广（尤其是中压级）；当加装机械油时，可满足开断空载长线的要求。缺点：油较少，易于劣化，检修周期短，不适于频繁操作，也有火灾安全问题。1.结构特点（1）触头、导电系统和灭弧系统直接装在绝缘油筒或不接地的金属油箱中。（2）装有灭弧室，并设油气分离器。（3）电磁操动机构。（4）少油断路器的结构形式随电压等级和使用地点的不同而有较大差异。（5）户内少油断路器灭弧室装在金属或环氧树脂玻璃钢的圆筒中，按绝缘筒支承方式不同，断路器分为悬臂式、中支式和落地式三种结构（如图2-12所示）。油断路器的型号可按下述方式识别：任务2.2高压断路器二、油断路器（一）油断路器分类（二）少任务2.2高压断路器三、灭弧室（一）自能气吹式灭弧室（二）外能气吹式灭弧室（三）综合式灭弧室利用电弧自身的能量使油分解出气体，提高灭弧室中的压力，当吹弧口打开时，由于灭弧室内外的压力差而在吹弧口产生高速油气流，对电弧进行气吹而使之熄灭。它综合了自能吹弧和外能吹弧的优点，利用电弧自身的能量来熄灭大电流电弧，利用外界能量来熄灭小电流电弧，并可改善分断特性。油断路器灭弧室中吹弧形式主要有4种:纵吹灭弧室、横吹灭弧室、纵横吹灭弧室和环吹灭弧室等。1.自能式纵吹灭弧室：2.封闭泡阶段：3.气吹阶段：4.回油阶段：（四）自能式灭弧室的工作原理

利用外界能量(通常是由油断路器合闸过程中贮能的弹簧提供)在分断过程中推动活塞，提高灭弧室的压力驱动油气吹弧而熄灭电弧，也有称此为强迫油吹式灭弧室。任务2.2高压断路器三、灭弧室（一）自能气吹式灭弧室（二）任务2.2高压断路器四、自能灭弧室压力变化分析（一）对灭弧室工作的影响（二）初步估算和定性分析方法1.最大压力决定了灭弧室的机械强度。2.气吹阶段压力直接影响吹弧的速度。3.电流过零瞬间压力对于阻止电弧重燃起着重要作用。4.整个燃弧时间压力还影响排出油的容积，因而也影响回油的快慢和断路器的重合闸性能。1.封闭泡阶段设气体压缩是等温的，则灭弧室压力P可由一个大气压下电弧分解出的气体体积V0与气体所能占有的空间体积V的比值p来确定，即其中V0可根据电弧能量A求得为：式中ub、ib——分别为电弧电压和电流的瞬时值。2.气吹阶段：电弧产生的气体只有一部分留在气泡中设电弧产生的全部气体体积为V0，经吹弧口喷出的气体体积为VC，气体所能占有的体积为V，则气吹阶段的灭弧室压力P由下式决定：其中，VC由电弧能量确定为：若时间从气吹阶段开始计算起，则式（2-3）可改写为：任务2.2高压断路器四、自能灭弧室压力变化分析（一）对灭弧任务2.2高压断路器五、真空断路器（一）真空断路器型号（二）初步估算和定性分析方法目前我国断路器型号根据国家技术标准的规定，一般由文字符号和数字按以下方式组成，其代表意义为：①产品字母代号，用下列字母表示：S—少油断路器，D—多油断路器，K—空气断路器，L—六氟化硫断路器，Z—真空断路器，Q—产气断路器，C—磁吹断路器。②装置地点代号：N—户内，W—户外。③设计系列顺序号，以数字1、2、3……表示。④额定电压，一般以kV为单位。⑤其他补充工作特性标志，G—改进型，F—分相操作。1.真空灭弧室按照开关型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空灭弧室、中间封接杯状纵磁场小型化真空灭弧室和内封接式玻璃泡灭弧室，其基本结构如下：（1）气密绝缘系统(外壳)

（2）导电系统

（3）屏蔽系统2.操作机构

按照断路器型式的不同，采用的操作机构不同。常用的操作机构有弹簧操作机构、CD10电磁操作机构、CD17电磁操作机构、CT19弹簧储能操作机构和CT8弹簧储能操作机构。3.其他部件

基座、绝缘支撑件、绝缘子等。任务2.2高压断路器五、真空断路器（一）真空断路器型号（二任务2.2高压断路器六、SF6断路器

SF6

断路器是用SF6气体作为灭弧和绝缘介质的断路器。它与空气断路器同属于气吹断路器，不同之处在于：①工作气压较低。②在吹弧过程中，气体不排向大气，而是在封闭系统中循环使用。（一）SF6断路器的优点1.SF6的分子和自由电子有非常好的混合性。因此有很好的灭弧性能。2.SF6气体优良的绝缘和灭弧性能，使SF6断路器具有如下优点：开断能力强，断口电压适于做得较高